Question

【题目】纳米材料一直是人们研究的重要课题，例如纳米级Fe粉表面积大，具有超强的磁性，高效催化性等优良的性质。

I、实验室采用气相还原法制备纳米级Fe，其流程如图所示：

（1）纳米级Fe和稀盐酸反应的离子方程式为_______________________________。

（2）如何将FeCl2·nH2O固体加热脱水制得无水FeCl2 _____________________________________(用简要文字描述)。

（3）生成纳米级Fe的化学方程式为______________________________________。

II、查阅资料：在不同温度下，纳米级Fe粉与水蒸气反应的固体产物不同，温度低于570℃时生成FeO，高于570℃时生成Fe3O4。甲同学用如图甲装置所示进行纳米级Fe粉与水蒸气反应的实验，乙同学用图乙所示的装置进行纳米级Fe粉与水蒸气的反应并验证产物。

（4）甲装置中纳米级Fe粉与水蒸气反应的化学方程式是 ______________________。

（5）甲装置中仪器a的名称为_______________________。

（6）乙同学为探究实验结束后试管内的固体物质成分，进行了下列实验：

实验步骤	实验操作	实验现象
I	将反应后得到的黑色粉末X(假定为均匀的)，取出少量放入另一试管中，加入少量盐酸，微热	黑色粉末逐渐溶解，溶液呈浅绿色；有少量气泡产生
II	向实验I得到的溶液中滴加几滴KSCN溶液，振荡	溶液没有出现红色

根据以上实验，乙同学认为该条件下反应的固体产物为FeO。

丙同学认为乙同学的结论不正确，他的理由是______(用简要文字描述)。

（7）丁同学称取5.60gFe粉，用乙装反应一段时间后，停止加热。将试管内的固体物质在干燥器中冷却后，称得质量为6.88g，则丁同学实验后的固体物质中氧化物的质量分数为________(结果保留三位有效数字)。

Answer 1

【答案】 Fe+2H+=Fe2++H2↑ 在干燥的HC1气流中加热 FeCl2+H2Fe+2HCl Fe+H2O(g)FeO+H2 蒸发皿 加入KSCN溶液，溶液没有出现红色，也可能是因为Fe过量，与生成的Fe3+反应转化为Fe2+ 67.4%

【解析】（1）纳米级Fe和稀盐酸反应生成FeCl2和H2，离子方程式为Fe+2H+=Fe2++H2↑；

（2）FeCl2·nH2O固体加热脱水时，易发生水解，水解方程式为FeCl2+2H2O Fe(OH)2+2HCl，为防止FeCl2水解，在加热脱水时，通常通入干燥的HCl气体，HCl能抑制FeCl2的水解，且通入的HCl气体可带走水蒸气，利于固体脱水。故答案为：在干燥的HC1气流中加热；

（3）根据流程可知，FeCl2·nH2O固体加入脱水得到FeCl2，然后N2、H2与FeCl2在高温条件下反应得到纳米级Fe，反应方程式为FeCl2+H2Fe+2HCl。

（4）根据已知“纳米级Fe粉与水蒸气反应，温度低于570℃时生成FeO”，甲装置用酒精灯加热，反应温度较低，产物为FeO。Fe失电子，水中H得电子，生成氢气，则反应方程式为Fe+H2O(g) FeO+H2；

（5）仪器a为蒸发皿；

（6）加入KSCN溶液，溶液没有出现红色，说明溶液中没有Fe3+，可能是因为纳米级Fe粉与水蒸气反应的过程中Fe过量，Fe没有反应完；将反应后的固体，加入少量的盐酸，也可能发生反应Fe+2 Fe3+=3Fe2+，所以看不到血红色。

故答案为：加入KSCN溶液，溶液没有出现红色，也可能是因为Fe过量，与生成的Fe3+反应转化为Fe2+；

（7）用乙装置反应，反应温度高于570℃，则Fe粉与水蒸气反应的固体产物为Fe3O4。反应后所得固体的质量为6.88g，其中氧原子的质量为m(O)=6.88g-5.60g=1.28g，则n(O)==0.08mol。由关系式1 Fe3O4～4 O，可得n(Fe3O4)=0.02mol。所以固体物质中氧化物的质量分数== ≈67.4%